微信扫一扫

当前位置:首页 > 资料文献 > 四极杆型ICP-MS技术突破!

资料文献

四极杆型ICP-MS技术突破!

点击次数:581 发布时间:2018/11/20 20:52:19 下载资料

 四极杆型ICP-MS技术突破

 

四极电感耦合等离子体质谱(Q-ICP-MS)是20世纪80年代发展起来的一种无机元素分析技术。它将ICP的高温电离特性与四极质谱仪的快速、灵敏扫描和独特的界面技术相结合,形成了一种新的元素和同位素分析技术。对70多个元素和质量数的5~285 amu范围内的同位素进行了分析。与传统的无机分析技术相比,ICP-MS具有检出限低、动态线性范围宽、干扰小、精度高、速度快、同位素信息准确等特点。与传统的无机分析技术如电感耦合等离子体光谱(ICP-AES)、原子吸收(AAS)和原子荧光(AFS)相比,ICP-MS还可以与高效液相色谱(HPLC)等技术相结合。气相色谱(GC)和激光烧蚀取样系统(LA)分析元素的形态和分布。与磁场双聚焦电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS和HR-ICP-MS)和飞行时间电感耦合等离子体质谱(FT-ICP-MS)相比,Q-ICP-MS具有成本低、操作方便等优点。随着这项技术的迅速发展,Q-ICP-MS的全球装机容量已超过8000台,仅中国每年新安装的机器就有500多台。

在过去三年中,国际比较方案-质谱的主要国际生产商推出了几种四极型比较方案-质谱,例如Agilent 2012年推出的8800型和2014年推出的7900型。PerkinElmer于2014年推出了Nexion 350系列,Thermo Fisher于2012年推出了ICAP-Q系列,德国耶拿于2014年完成了对Brooke ICP-MS生产线的收购,并于今年2月推出了等离子系列。江苏天瑞仪器有限公司。2012年推出了比较方案-MS 2000四极比较方案-质谱,并于2014年升级为带有碰撞反应罐的比较方案-质谱2000 E模型。
四极ICP-MS的基本结构包括样品注入系统、离子源、锥和离子透镜、四极分析仪、真空系统和探测器(有些模型还包括用于消除干扰的反应池部分),还包括冷却系统、气体管路、仪表控制和数据分析系统的辅助设备。接下来,我们根据ICP-MS的各个结构部分来统计近年来的技术进步。
  进样系统
样品引入系统可以分为液体、气体或固体注入系统,通常标准是液体注入系统,它主要由两部分组成:样品提升和雾化。优良的喷射系统应该是雾化效率高、稳定性高、记忆效应低、耐腐蚀性能好的雾化器。常用的雾化器是同心式雾化器和十字型雾化器。普通雾化室有双通道式、旋流式和撞击球式雾化室。
电流采样系统的主要发展趋势是高通量和高公差矩阵,和样品在这方面,安捷伦公司综合进样系统(伊希斯3)和超级耐高盐喷射系统(UHMI)有很强的技术改进:UHMI氩“稀释”的样本使用干净、干燥的气溶胶,使等离子体可以容忍总可溶性固体含量高达25%的样本,分析之前不需要稀释液体基质样品高,氧化,减少干扰极低水平(0.5% / Ce)首席执行官。结合伊希斯3系统快速提升泵和紧凑的7阀,可以大大缩短样品促销和清洗时间,高通量实验室高基质样品提供无与伦比的分析效率。
  离子源
离子源部分是ICP-MS的心脏,包括火炬管、感应线圈、高频发生器.在这一部分中,样品气溶胶在6000 K~10000 K高温下具有溶剂去除、蒸发、离解、原子化、电离等过程。带正电荷的正离子。离子源的发展趋势是电源稳定性好、耦合效率高、匹配补偿能力强、功耗低、氩耗少。
离子源部分采用超快频率阻抗匹配,取消匹配盒,采用虚拟接地技术,消除屏蔽环,其等离子电视技术可以为操作者提供对等离子体状态的远程观察。PerkinElmer公司的射频发生器频率相对较高-40.68MHz,称为纳秒时间。它能快速适应样品成分的变化,其全彩色等离子体窗口可以在不打开仪器的情况下观察锥。火炬管和线圈的存在使得等离子体取样深度的优化变得更加容易,有机样品的分析也更加简单。感应线圈采用氩气冷却,避免了循环水冷却时夹杂在水中的线圈堵塞,易于维护,也是其特点。耶拿的生态等离子体技术有效地降低了等离子体气体的消耗。它只需要在7L/min左右的氩气体冷却火炬管。整机的氩气消耗量为8-11L/min,是同类仪器消耗的一半。同时,其功耗(<2.0kW)和排风量(3.5m3/min)均低于同类仪器,符合国家节能减排的要求,节约了实验室相关费用。
  接口
界面部分是ICP-MS的关键部分,它能有效地将离子从等离子体传递到质谱仪。它需要保证最大离子通过速率和完整性,减少氧化物和二次离子的干扰,同时不容易堵塞、拆卸和维护。
该接口一般由采样锥和拦截器锥组成。另一方面,PerkinElmer在Nexion 350上创新性地使用了一个三锥接口:在传统的两个采样锥中添加了一个超截锥(超截锥)来过滤非电离和中性物质,三个锥的直径分别为1.11mm、0.9mm、1.0mm,大锥孔设计,提高离子利用率和分析稳定性,防止大量基质进入质谱,减少离子光学系统的维护次数。减小了真空压差,减小了仪器的离子束扩散和污染,提高了元素分析的灵敏度。热费舍尔的拦截锥有独特的,用户可替换的插入后,控制记忆效果,而它的采样锥,截取锥和提取镜头都安装在一个坚实的接口门。该门可直接旋转打开,并保持接口部件。耶拿的PQ MS也有一个用户友好的双向开辊接口开放模式,它可以简单地拉下手柄,打开等离子室,维护ICP-MS的接口部分,所有ICP部件,包括雾化室、火炬管、射频线圈等,原安装位置不移动,并且原有的真空系统在维护中没有损坏,维护后不需要再对火炬管进行准直。
  离子透镜
离子透镜的作用是将截击锥中的离子聚焦到质量滤光片上,防止中性原子进入或降低ICP的光子吞吐率。离子透镜应考虑低、中、高质量离子的高灵敏度,有效地降低仪器的背景噪声水平。
在过去,离子透镜使用挡板或离轴设计,以防止中性离子或光子进入质谱,但这种设计导致仪器的灵敏度下降。高动能离子和低动能离子的焦点可能不一致,通常需要去除和清洗光子挡板或离轴透镜。离子透镜的发展趋势是离子束的90°偏转。Varian公司的ICP-MS生产线是最早设计和实施的90°反射式离子透镜,它可以形成抛物线静电场,其中离子以直角反射并聚焦到质量分析仪中。光子和中性粒子直接从后面的真空泵中移除,因为它们不受静电场的影响。该透镜能最有效地调节离子透镜的焦距,并将整个质量范围内的离子引入质量分析仪。后来,热莫·费舍尔的直角正离子偏转器(快速透镜)和PerkinElmer的四极离子偏转器(QID)能够实现分析离子的90度偏转和聚焦功能,这是一个90°偏转离子透镜系统。无论原理是静电场反射、负电压还是四极偏转,其效果都是将光子和中性粒子的噪声降到最低,大大提高了分析的稳定性,不需要日常的清洗和维护。离子聚焦效果也较好,大大提高了ICP-MS的信噪比。
  反应池
碰撞反应池是ICP-MS的一项重要技术。用于消除多原子离子基团的干扰。在专利的影响下,碰撞反应技术是不同的。在相同的ICP-MS中,实现了消除多原子离子干扰的两种最有效的技术,即基于动能分辨效应(KD)的碰撞单元与反应单元(DRC)相结合的PkinElmer通用单元技术。QCell技术,可以消除干扰和副产品.热费舍尔通过具有质量扫描和滤波功能的四步棒反应,结合了Flatapole的低质量消除功能和KED的抗干扰技术(动能分辨效应)。只需较小的储罐体积,可缩短曝气时间和排气时间,并相应增加试样试验流量。Jena的集成碰撞反应单元(红十字会)的特点是将碰撞反应气体注入ICPMS界面,并在离子透镜前进行碰撞反应,从而避免中性粒子或副产品进入探测系统。本实用新型具有充气速度快、无气体开关的优点,在不影响其它元件灵敏度的情况下消除干扰。在50 V 100 mL/min时,反应气体消耗的流量较大。
  四极杆质量分析器
四极分析器是基于在四个电极之间的空间中随时间变化的特殊电场。只有给定m/z的离子才能获得稳定的路径并通过,而其他离子则会过度偏转、中和、与极碰撞而损失,从而实现质量选择。四极特性直接影响ICP-MS的检测范围、分辨率、灵敏度和分析速度,是ICP-MS的核心,而近年来ICP-MS最令人振奋的创新在于这一部分,即串联四极技术。
串联四极技术能力强的干扰消除和灵活的分析能力,可以使用MRM函数精确控制离子的碰撞/反应池,并在反应过程中碰撞/反应池进行精确控制,可有效解决传统ICPMS当使用反应物气体共存的衬底或元素共存或容易形成新的干扰离子,特别适用于复杂的矩阵漏洞多原子离子、双电荷离子,等压的影响干扰和邻后超矩阵元素同位素微量元素进行了分析。
以Agilent 8800 ICP-MS/MS为例,质量分析仪主要由两个四极杆和一个位于它们之间的碰撞反应单元(ORS 3)组成,其中四极杆(Q1)可被精确质量分离。选择进入反应池的离子进行离子控制。这些离子可以在反应池中进行可预测的反应,然后被Q2精确分离。用质量位移法得到了准确的痕量定量结果。
有机溶液中硫同位素丰度和元素含量的测定表明,当有机溶液进入ICP-MS时,主元素C和O在ICP中形成16O18ON17O17O和38Ar12C等多原子基团。传统的碰撞反应池和单四极ICP-MS难以消除直接影响34S和34S16O测定的影响,并有可能在碰撞反应中产生新的干扰离子。如果用Q1准确地选择34个质量数,在反应池中加入氧气反应气体,准确地选择Q2的50个质量数,则用质量位移法可以得到准确可靠的硫同位素比值信息和元素含量定量结果。
  检测器
当离子按质量比与四极体系分离时,引入了探测器。检测器将离子离子转换成电子脉冲,电子脉冲由积分电路计数。计数值应与样品中质量比的离子浓度呈正相关。探测器的重要指标包括死区时间、最佳灵敏度、动态线性范围和脉冲与模拟信号的交叉校正。
虽然目前主流ICP-MS制造商使用的几乎所有离子探测器都是由澳大利亚ETP电子倍增器生产的,但基本原理是相同的,但在一些细节上存在差异。例如,Agilent的型号7900 ICP-MS,配备了一种全新的正交探测器设计(从第四杠杆到探测器的90度偏转,以及离子透镜不偏转90度的短板),具有更好的信噪比。在11个数量级的动态范围内,从亚级到100级浓度,用户可以同时测量微量元素和常量元素。PerkinElmer公司的探测器分析速度非常快,与前端超快四极质量分析仪相结合,可获得100000秒/秒的数据采集频率,适用于纳米粒子分析等先进应用。Jena公司专门设计的ADD 10全数字脉冲计数检测器,其控制部分可以达到普通双模计数器的10000倍的脉冲计数率。从而避免了脉冲信号和模拟信号的双模交叉标定。
  控制软件
目前,ICP-MS软件的发展趋势可以概括为“四个现代化”,即“平台”、“媒介文化”、“模块化”和“远程”。平台化是指仪器公司采用统一的平台来控制不同分析设备上的软件。不同设备的培训变得更容易,用户可以更快地适应新仪器,从而增加了实验室的灵活性。此外,公司还可以在技术开发和软件升级方面节省资金。例如,火力发电公司使用QIntegra仪器控制软件平台,Agilent公司使用MassHunter平台。中国文化指的是Agilent、Thermo Fisher、PerkinElmer和Jena,主要的ICP-MS制造商,最新版本的仪器控制和数据处理软件,都是中文版,这也反映了中国市场的重要性。模块化意味着控制软件为将仪器和附件“插件”集成到单个工作流中提供了一个灵活的框架。例如,除ICAP Q控制插件外,Thermo Fisher的QIntegra软件还为自动采样器、自动稀释机、主色谱仪和激光烧蚀系统提供了集成插件。PerkinElmer的ICP-MS软件附带了一个可选的纳米应用模块,它将实时单粒子采集和快速数据处理结合在一起,而无需经过艰苦的后续数据处理。从颗粒组成和浓度到粒度和粒度分布的各种信息可以在一分钟内一次获得,从而实现了单粒子分析的自动化。重构是一种使用远程监控应用程序来监控和控制您的ICP-MS设备的能力,可以在任何时间、任何地点,并以更大的灵活性。例如,Agilent最新的ICP-MS软件可以使用iOS和Android设备浏览和轻松控制多台设备;PE的软件也可以在iPad和iPhone上远程运行,以便更容易地监视和控制设备。
总的来说,国际主流ICP-MS制造商近年来在技术上取得了很大进展,特别是系列四极技术为无机元素的同位素分析提供了新的视角和思路。近年来,国家大力支持国内科研仪器自主创新研究。除了江苏天瑞仪器有限公司在市场需求和政策激励下推出商业化的ICP-MS外,金光科技有限公司。北京通用分析仪器有限公司。还投资于ICP-MS的研发,进入市场.虽然目前国内的ICP-MS在技术上与国外最先进的型号还存在一定的差距,不一定会在短时间内跃升,但只要中国仪器制造商坚定地走上正确的方向,这必将解决国外产品垄断中国市场的局面,为我国的市场分析和测试开辟一个更加繁荣的篇章。
 

 

咨询产品还可以微信扫一扫

微信公众号(微信扫一扫)

杭州瑞析科技有限公司 2014版权所有

地址:杭州市西湖区灯彩街567号创美华彩国际7号楼7楼

邮编: 310030

电话 (Tel): (0571)88957823 85050814 85026881

传真 : (0571)88957574

仓储物流:159 5712 5304

售后服务电话: 138 5718 2675

徐路稳 13757115859 QQ : 563055309

MSN : jasonoxu@hotmail.com skype:rushjason

ICP备案号:浙ICP备09013894号-6

浙公网安备 33010602009534号

技术支持:阿仪网

在线售前咨询

在线售后咨询

  • 联系电话
  • 0571-88957823
  • 0571-85050814